Korrelation auf zwischen der Rißlänge und der Zähigkeit des Werkstoffes Sinter-
hartmetall.
Zum Gahr [5] ermittelte experimentell einen linearen Zusammenhang zwischen
der Rißlängensumme und der Prüfkraft für einen gehärteten Werkzeugstahl. Die
daraus abgeleitete Bruchzähigkeit nannte er K,.* im Unterschied zu der bruch-
mechanisch ermittelten Bruchzähigkeit K,. Diese empirische Bruchzahikeit K, *
stellte er in Korrelation zu der Prüflast F und der Rißlänge b-”?. Dieser Ansatz ist
aus der Bruchmechanik bekannt [6], [7]. Zum Gahr ging von einem idealisierten
halbkreisförmigen Oberflächenriß und Zugspannungen nahe der Probenoberfläche
aus.
Majdic und Ziegler [8] werteten die von Vickers-Härteeindrücken ausgehenden
Rißlängen in unterschiedlichen monolithischen Keramiken aus. Die Rißlängen b
und die jeweiligen Prüflasten F wurden entsprechend der Kalibrierfunktion
K. = f (F-b™%?) aufgetragen. Als Bezugsgröße K, dienten die an denselben
Materialien nach dem Sägeschnittverfahren ermittelten Bruchzähigkeitswerte.
Aufgrund einer lineraren Abhängikeit wurde der konstante Kalibrierfaktor 111
bestimmt ( F in Newton, b in Mikrometer ). Die nach dieser Funktion empirisch
gewonnen Bruchzähigkeits-Kennwerte wurden zur Unterscheidung von reinen
Bruchmechanik-Werkstoffkennwerten auch mit K,,* bezeichnet. Damit wurde der
folgende, auch dieser Arbeit zugrunde liegende Zusammenhang aufgestellt:
K,*=111.F.p
Als ein Beispiel zeigt Bild 2 einen Vickers-Harteeindruck mit der RiBbildung in
whiskerverstarktem Muilit; die Hartepriflast betrug 98 N. Diese Risse sind zu ver-
stehen als eine werkstoffspezifische Antwort des Materials auf eine genau defi-
nierte Belastung, und zwar dem Eindringen der Diamant-Pyramide unter der am
Härteprüfer eingestellten Last.
3. Rißbildungsmechanismus bei einem Vickers-Härteeindruck
Der Rißbildungsmechanismus bei einem Vickers-Härteeindruck ist äußerst kom-
plex. Für die Rißlängenauswertung werden lediglich die auf der Probenoberfläche
sichtbaren Risse herangezogen. Die Rißbildung vollzieht sich jedoch dreidimen-
sional im Probenvolumen. Zum besseren Verständnis ist darum im Bild 1 ein
Schnitt senkrecht zur Probenoberfläche gelegt worden. Das Bild 1 zeigt in Anleh-
nung an die Darstellung in [9] schematisch die Rißentstehung, und zwar auf der
linken Seite unter zunehmender Belastung und auf der rechten Seite bei der Ent-
lastung. Der Pfeil symbolisiert die Vickers-Diamantpyramide.
Unter der Diamantspitze bildet sich eine plastische Zone, die im Bild 1 schwarz
gezeichnet ist. Zu Beginn der Belastung gehen zunächst von den Kanten der Vik-
kers-Diamantpyramide an der Probenoberfläche Risse aus, die insbesondere im
gehärteten Werzeugstahl zu beobachten sind [5]; sie werden Palmqvist-Risse
genannt und sind im Bild 1 mit ’P’ bezeichnet.
Unterhalb des Härteeindruckes bilden sich in ausgeprägt spröden Werkstoffen,
wie zum Beispiel in Keramik, die in Bild 1 mit ‘M’ bezeichneten Median-Risse.
Prakt. Met. Sonderbd. 21 (1990)
20